CN113130248B - 一种组合式旁路开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式旁路开关，包括灭弧室、总控制器、第一控制器、第二控制器、设置在灭弧室内的机械开关和放电间隙开关；总控制器用于向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送分/合闸命令；第一控制器用于根据导通命令控制放电间隙开关导通；第二控制器用于根据分/合闸命令控制机械开关执行分/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，总控制器分别向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送合闸命令，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关自动断开。该组合式旁路开关，通过放电间隙开关和机械开关的组合使用，可以实现导通时间短、开断电流能力强，承受关合电流能力强的特点。

Description

一种组合式旁路开关

技术领域

本发明涉及旁路开关技术领域，尤其涉及一种组合式旁路开关。

背景技术

在电力场合，有许多地方，如可控避雷器的可控部分需要用到旁路开关进行旁路，让可控部分退出运行，此种应用环境下旁路开关长时间不通流，关合电流88kA/30ms，开断电流直流10A。

常见的旁路开关有多种，比如等离子间隙、常规旁路开关、快速机械开关等。不同类型的旁路开关具有各自不同的特点，如晶闸管作为旁路开关，旁路导通时间微秒级，但价格比较昂贵；采用间隙作为旁路开关，导通时间短，小于1ms，可快速导通，但无法长时间耐受88kA的关合电流，灭弧能力弱；采用真空泡断路器作为旁路开关，无法开断直流10A的电流；采用常规旁路开关(***式断路器)，合闸时间长，但可以耐受关合电流88kA/30ms，开断电流直流10A。因此，目前的旁路开关普遍存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题。

综上所述，如何解决旁路开关存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式旁路开关，以解决旁路开关存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种组合式旁路开关，包括灭弧室、总控制器、第一控制器、第二控制器、设置在所述灭弧室内的机械开关和放电间隙开关；

所述总控制器用于向所述第一控制器发送导通命令和向所述第二控制器发送分/合闸命令；所述第一控制器用于根据导通命令控制所述放电间隙开关导通；所述第二控制器用于根据分/合闸命令控制所述机械开关执行开/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，所述总控制器分别向所述第一控制器发送导通命令和向所述第二控制器发送合闸命令，待所述机械开关完成合闸操作后，所述放电间隙开关自动断开；

所述灭弧室的两端分别设置有第一法兰和第二法兰，所述灭弧室内设置有固定在所述第一法兰上的静端支柱和固定在所述第二法兰上的动端固定支架；所述静端支柱包括静端中心支柱和设置在所述静端中心支柱的旁侧的至少一个静端旁侧支柱，所述静端旁侧支柱的高度低于所述静端中心支柱的高度，所述机械开关的静端触头设置在所述静端中心支柱上，所述放电间隙开关的高压电极设置在所述静端旁侧支柱上；所述动端固定支架包括固定在所述第二法兰上的固定座、与所述固定座轴向滑动配合的动端拉杆、用于驱动所述动端拉杆轴向运动的驱动机构和固定在所述固定座的旁侧且与所述静端旁侧支柱正对布置的动端旁侧支柱，所述机械开关的动端触头设置在所述动端拉杆上且与所述静端触头同轴正对，所述放电间隙开关的低压电极设置在所述动端旁侧支柱上且与所述高压电极相正对。

优选地，所述静端旁侧支柱的数量为两个，且相对所述静端中心支柱对称布置；所述动端旁侧支柱的数量也为两个，且相对所述动端拉杆对称布置。

优选地，两个所述静端旁侧支柱均为L型结构，且与所述静端中心支柱构成山字形结构；两个所述动端旁侧支柱也均为L型结构，且与所述固定座构成山字形结构。

优选地，所述动端旁侧支柱为焊接固定在所述固定座上，所述静端旁侧支柱为焊接固定在所述静端中心支柱上。

优选地，所述动端旁侧支柱为空心管弯折而成，且所述低压电极的高压导线的走线设置在所述空心管内。

优选地，所述低压电极的中心设置有火花喷射装置，所述固定座上设置有引线槽，所述火花喷射装置的高压导线自所述空心管引出后沿所述引线槽走线。

优选地，所述静端旁侧支柱的末端和所述动端旁侧支柱的末端均设置有用于平衡磁场的均压环。

优选地，所述第二法兰上设置有用于所述高压导线引出的密封端子板和用于向所述灭弧室内充入保护气体的充气装置。

优选地，所述第二法兰的外端还连接有机构箱，所述驱动机构、所述第一控制器和所述第二控制器均设置在所述机构箱内。

优选地，所述总控制器设置在所述机构箱的外部，且所述总控制器与所述机构箱之间设置有隔离供能装置。

相比于背景技术介绍内容，上述一种组合式旁路开关，包括灭弧室、总控制器、第一控制器、第二控制器、设置在灭弧室内的机械开关和放电间隙开关；总控制器用于向第一控制器和第二控制器发送开/合闸命令；总控制器用于向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送分/合闸命令；第一控制器用于根据导通命令控制放电间隙开关导通；第二控制器用于根据分/合闸命令控制机械开关执行分/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，总控制器分别向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送合闸命令，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关自动断开；灭弧室的两端分别设置有第一法兰和第二法兰，灭弧室内设置有固定在第一法兰上的静端支柱和固定在第二法兰上的动端固定支架；静端支柱包括静端中心支柱和设置在静端中心支柱的旁侧的至少一个静端旁侧支柱，静端旁侧支柱的高度低于静端中心支柱的高度，机械开关的静端触头设置在静端中心支柱上，放电间隙开关的高压电极设置在静端旁侧支柱上；动端固定支架包括固定在第二法兰上的固定座、与固定座轴向滑动配合的动端拉杆、用于驱动动端拉杆轴向运动的驱动机构和固定在固定座的旁侧且与静端旁侧支柱正对布置的动端旁侧支柱，机械开关的动端触头设置在动端拉杆上且与静端触头同轴正对，放电间隙开关的低压电极设置在动端旁侧支柱上且与高压电极相正对。该组合式旁路开关，通过在灭弧室内设置机械开关和放电间隙开关，并且通过总控制器配合第一控制器实现机械开关的分/合闸操作，配合第二控制器实现放电间隙开关的导通操作，具体为：当需要开启组合式旁路开关时，总控制器分别向第一控制器发送导通命令，同时向第二控制器发送合闸命令，第一控制器接收到导通命令后，控制放电间隙开关执行导通操作，第二控制器接收到合闸命令后，控制机械开关执行合闸操作，且待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关相当于被合闸的机械开关短路而自动处于断开状态。该组合式旁路开关在实现合闸操作时，由于放电间隙开关导通时间大约在几百个微秒，导通时间短，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关断开，避免了放电间隙开关的长时间通流；而机械开关合闸后可长时间通流，开断能力强。通过放电间隙开关和机械开关的组合使用，可以实现路导通时间短、开断电流能力强，承受关合电流能力强的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的组合式旁路开关的整体原理结构示意图。

上图1中，

灭弧室1、机构箱2、隔离供能装置3、总控制器4、第一控制器5、第二控制器6、静端触头10、第一法兰11、第二法兰12、静端支柱13、静端中心支柱131、静端旁侧支柱132、动端固定支架14、固定座141、动端拉杆142、动端旁侧支柱143、驱动机构144、高压电极15、动端触头16、低压电极17、火花喷射装置18、高压导线19、均压环20、密封端子板21、充气装置22、光缆23、导向装置24、动密封连接装置25、绝缘套管26。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种组合式旁路开关，以解决旁路开关存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种组合式旁路开关，包括灭弧室1、总控制器4、第一控制器5、第二控制器6、设置在灭弧室1内的机械开关和放电间隙开关；总控制器4用于向第一控制器5发送导通命令和向第二控制器6发送分/合闸命令；第一控制器5用于根据导通命令控制放电间隙开关导通；第二控制器6用于根据分/合闸命令控制机械开关执行分/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，总控制器4分别向第一控制器5发送导通命令和向第二控制器6发送合闸命令，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关自动断开；灭弧室1的两端分别设置有第一法兰11和第二法兰12，灭弧室1内设置有固定在第一法兰11上的静端支柱13和固定在第二法兰12上的动端固定支架14；静端支柱13包括静端中心支柱131和设置在静端中心支柱131的旁侧的至少一个静端旁侧支柱132，静端旁侧支柱132的高度低于静端中心支柱131的高度，机械开关的静端触头10设置在静端中心支柱131上，放电间隙开关的高压电极15设置在静端旁侧支柱132上；动端固定支架14包括固定在第二法兰12上的固定座141、与固定座141轴向滑动配合的动端拉杆142、用于驱动动端拉杆142轴向运动的驱动机构144和固定在固定座141的旁侧且与静端旁侧支柱132正对布置的动端旁侧支柱143，机械开关的动端触头16设置在动端拉杆142上且与静端触头10同轴正对，放电间隙开关的低压电极17设置在动端旁侧支柱143上且与高压电极15相正对。

该组合式旁路开关在实现合闸操作时，由于放电间隙开关导通时间大约在几百个微秒，导通时间短，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关断开，避免了放电间隙开关的长时间通流；而机械开关合闸后可长时间通流，开断能力强。通过放电间隙开关和机械开关的组合使用，可以实现路导通时间短、开断电流能力强，承受关合电流能力强的特点。此外，通过放电间隙开关和机械开关同轴布置，放电间隙固定不动，不影响机械开关的动作，没有增加机械开关传动部分的重量，而且不改变机械开关的机械特性。

需要说明的是，驱动机构144与机构控制回路的状态量信息通过电缆上传给第二控制器6，机构控制回路通过电缆给驱动机构供电，总控制器4通过光缆给第一控制器5发送导通命令，同时给第二控制器6发送分/合闸命令，并接收驱动机构及控制回路发送的状态量信息。第一控制器5通过线缆控制放电间隙开关的间隙的导通，第二控制器6通过线缆控制驱动机构带动机械开关的分合闸。其中，驱动机构带动机械开关卡合闸的具体过程为，驱动机构驱动动端拉杆，即可实现动端触头与静端触头的接触导通。另外需要说明的是，高压电极可以是设置在静端支柱上，低压电极设置在动端固定支架上；也可以是低压电极设置在静端支柱上，高压电极设置在动端固定支架上，实际应用过程中可以根据实际需求进行选择布置。还需要说明的是，灭弧室1一般是由绝缘套管26和上/下端盖组成，在一些具体的实施方案中，该上/下端盖具体可以是在灭弧室1的两端分别设置的第一法兰11和第二法兰12，灭弧室1内设置有固定在第一法兰11上的静端支柱和固定在第二法兰上的动端固定支架。当然可以理解的是，高压电极可以是设置在静端支柱上，低压电极设置在动端固定支架上；也可以是低压电极设置在静端支柱上，高压电极设置在动端固定支架上，实际应用过程中可以根据实际需求进行选择布置。

此外，需要说明的是，为了保证动端拉杆与固定座相对运动更加顺畅，一般来说，固定座内侧还设置有导向装置24，该导向装置的具体结构可以是在动端固定支架的内腔中设置安装导向结构的凹槽，凹槽内具体可以设置滚珠等结构以减小相对摩擦。并且为了保证灭弧室1的整体密封性，对应动端拉杆为了实现与驱动机构144连接而穿过第二法兰的配合间隙内，一般也会设置有动密封连接装置25。

在一些具体的实施方案中，上述静端旁侧支柱132的数量具体可以为两个，且相对静端中心支柱131对称布置；动端旁侧支柱143的数量具体也可以为两个，且相对动端拉杆142对称布置。通过双静端旁侧支柱与双动端旁侧支柱正对布置，能够保证放电间隙开关的导通更加稳定，避免其中一个损坏而无法导通的情况发生。当然可以理解的是，上述采用两个静端旁侧支柱和两个动端旁侧支柱的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以根据实际需求选择设置成更多数量，当然也可以仅设置一个。

在一些更具体的实施方案中，上述两个静端旁侧支柱132具体可以是均为L型结构，且与静端中心支柱131构成山字形结构；两个动端旁侧支柱143也均为L型结构，且与固定座141构成山字形结构。通过将静端旁侧支柱设置成L型结构，使得静端旁侧支柱可以直接固定在静端中心支柱上，并且固定更加方便，更加容易实现静端旁侧支柱的延伸端与静端中心支柱平行布置；同样将动端旁侧支柱设计成L型结构，使得动端旁侧支柱可以直接固定在固定座上，并且固定更加方便，更加容易实现动端旁侧支柱的延伸端与动端拉杆平行布置。当然可以理解的是，上述采用L型结构的形式，仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是本领域技术人员根据实际需求选择的其他结构形式，比如两个静端旁侧支柱采用V字形布置在静端中心支柱上的方式，两个动端旁侧支柱采用V字形布置在固定座上的方式等。

这里需要说明的是，一般来说，上述动端旁侧支柱143优选采用焊接固定在固定座141上，静端旁侧支柱132也是优选采用焊接固定在静端中心支柱131上。当然可以理解的是，上述采用焊接的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以采用本领域技术人员常用的其他固定方式，在此不做具体限定。

在一些更具体的实施方案中，上述动端旁侧支柱143可以采用空心管弯折而成，且低压电极17的高压导线19的走线设置在空心管内。通过设计成空心管的结构，使得高压引线的布置更加方便整齐。

进一步的实施方案中，上述低压电极17的中心一般应当设置有火花喷射装置18，固定座141上设置有引线槽，火花喷射装置18的高压导线19自空心管引出后沿引线槽走线。通过设置引线槽，使得高压导线的引出更加方便。通过第一控制器控制间隙控制回路通过高压导线作用于火花喷射装置向高压电极放电实现导通。

在一些更具体的实施方案中，上述静端旁侧支柱132的末端和动端旁侧支柱143的末端一般还均设置有用于平衡磁场的均压环20，从而有利于电场均均分布。

此外，灭弧室一般需要保证其密封性能并且还需要具有一定浓度的保护气体，因此，一般来说，第二法兰12上还设置有用于高压导线19引出的密封端子板21和用于向灭弧室1内充入保护气体的充气装置22。

此外，为了使得整个设备更加整齐、美观，同时也为了方便维修管理，一般在第二法兰12的外端还连接有机构箱2，驱动机构144、第一控制器5和第二控制器6均设置在机构箱2内。

进一步的实施方案中，为了方便控制和安全操作的考虑，一般总控制器4设置在机构箱2的外部，且总控制器4与机构箱2之间还设置有隔离供能装置3，并且总控制器4与机构箱2之间一般通过光缆23连接。通过隔离供能装置3实现旁路开关的对地绝缘，同时给驱动机构控制回路、间隙控制回路供电，隔离供能装置3的套管优选为光纤复合套管，也可以作为高低压控制器之间的光信号传输通道。旁路开关总控制器位于地电位，通过隔离变的光纤与高压侧的第一控制器、第二控制器连接。

以上对本发明所提供的组合式旁路开关进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式旁路开关，其特征在于，包括灭弧室(1)、总控制器(4)、第一控制器(5)、第二控制器(6)、设置在所述灭弧室(1)内的机械开关和放电间隙开关；

所述总控制器(4)用于向所述第一控制器(5)发送导通命令和向所述第二控制器(6)发送分/合闸命令；所述第一控制器(5)用于根据导通命令控制所述放电间隙开关导通；所述第二控制器(6)用于根据分/合闸命令控制所述机械开关执行分/合闸操作；

且当需要开启组合式旁路开关时，所述总控制器(4)分别向所述第一控制器(5)发送导通命令和向所述第二控制器(6)发送合闸命令，待所述机械开关完成合闸操作后，所述放电间隙开关自动断开；

所述灭弧室(1)的两端分别设置有第一法兰(11)和第二法兰(12)，所述灭弧室(1)内设置有固定在所述第一法兰(11)上的静端支柱(13)和固定在所述第二法兰(12)上的动端固定支架(14)；所述静端支柱(13)包括静端中心支柱(131)和设置在所述静端中心支柱(131)的旁侧的至少一个静端旁侧支柱(132)，所述静端旁侧支柱(132)的高度低于所述静端中心支柱(131)的高度，所述机械开关的静端触头(10)设置在所述静端中心支柱(131)上，所述放电间隙开关的高压电极(15)设置在所述静端旁侧支柱(132)上；所述动端固定支架(14)包括固定在所述第二法兰(12)上的固定座(141)、与所述固定座(141)轴向滑动配合的动端拉杆(142)、用于驱动所述动端拉杆(142)轴向运动的驱动机构(144)和固定在所述固定座(141)的旁侧且与所述静端旁侧支柱(132)正对布置的动端旁侧支柱(143)，所述机械开关的动端触头(16)设置在所述动端拉杆(142)上且与所述静端触头(10)同轴正对，所述放电间隙开关的低压电极(17)设置在所述动端旁侧支柱(143)上且与所述高压电极(15)相正对。

2.如权利要求1所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述静端旁侧支柱(132)的数量为两个，且相对所述静端中心支柱(131)对称布置；所述动端旁侧支柱(143)的数量也为两个，且相对所述动端拉杆(142)对称布置。

3.如权利要求2所述的组合式旁路开关，其特征在于，两个所述静端旁侧支柱(132)均为L型结构，且与所述静端中心支柱(131)构成山字形结构；两个所述动端旁侧支柱(143)也均为L型结构，且与所述固定座(141)构成山字形结构。

4.如权利要求3所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述动端旁侧支柱(143)为焊接固定在所述固定座(141)上，所述静端旁侧支柱(132)为焊接固定在所述静端中心支柱(131)上。

5.如权利要求1-4中任一项所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述动端旁侧支柱(143)为空心管弯折而成，且所述低压电极(17)的高压导线(19)的走线设置在所述空心管内。

6.如权利要求5所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述低压电极(17)的中心设置有火花喷射装置(18)，所述固定座(141)上设置有引线槽，所述火花喷射装置(18)的高压导线(19)自所述空心管引出后沿所述引线槽走线。

7.如权利要求1-4和6中任一项所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述静端旁侧支柱(132)的末端和所述动端旁侧支柱(143)的末端均设置有用于平衡磁场的均压环(20)。

8.如权利要求6所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述第二法兰(12)上设置有用于所述高压导线(19)引出的密封端子板(21)和用于向所述灭弧室(1)内充入保护气体的充气装置(22)。

9.如权利要求1-4、6和8中任一项所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述第二法兰(12)的外端还连接有机构箱(2)，所述驱动机构(144)、所述第一控制器(5)和所述第二控制器(6)均设置在所述机构箱(2)内。

10.如权利要求9所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述总控制器(4)设置在所述机构箱(2)的外部，且所述总控制器(4)与所述机构箱(2)之间设置有隔离供能装置(3)。

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